المرشحات المستعملة في أنابيب الأشعة السينية
المرشح شريحة من مادة ماصة للأشعة السينية، وتوضع في مسارها، لكي
تخفض كثافة الأشعة طويلة الموجة (منخفضة الطاقة). والأشعة السينية تعبر أوساطا
مادية عديدة قبل أن تصل إلى حيز التطبيق، مثل: الغلاف الزجاجي لأنبوب الأشعة
السينية، والزيت الذي يحيط بالأنبوب، ونافذة خروج الأشعة. وهذه المخفضات تمتص بعض
الأشعة السينية الناتجة، وهي تجعل الأشعة قاسية: أي: ضيق مدى طاقتها نحو الطاقة
المرتفعة؛ ولذلك يطلق على هذه العملية «الترشيح الذاتي لأنبوب الأشعة السينية».
وربما لا تكفي عملية الترشيح الذاتي في كثير من التطبيقات؛ لذا تستخدم مرشحات أخذت
من مركبات مختلفة، بحيث توضع في مسار الأشعة قبل أن تصل إلى موضع الاستخدام.
والترشيح الكلي يكافئ مجموع العمليتين وتكمن وظيفة مادة المرشح في إزالة الفوتونات
منخفضة الطاقة بأفضل كفاءة، وأقل تأثير ممكن في الفوتونات عالية الطاقة؛ لذلك فإن
إضافة المرشحات يساعد على تناقص العدد الكلي للفوتونات؛ لأنها تمتص الفوتونات
منخفضة الطاقة، أي: تنقص كثافة حزمة الأشعة، وهكذا يزيد متوسط طاقة الفوتون.
المرشح المناسب لابد أن تتوفر فيه ثلاثة شروط أساسية هي:
1.
أن يتفاعل مع
الأشعة، ما يسمى التأثير الكهروضوئي.
2.
ألا تكون حافة
الامتصاص (مستوى الطاقة الأقرب لنواة الذرة) قريبة من طاقة الفوتونات المرغوب فيها.
3.
أن يكون سمك مادة
المرشح منتظما وخاليا من الفجوات، مع العلم أن أية عيوب من الممكن أن تؤثر في
وظيفته.
المواد المستعملة كمرشحات
إن حواف الامتصاص تختلف من عنصر إلى آخر، كما أن لكل
غرض طاقة تناسبه، وهذا يعني إمكانية استخدام أكثر من مادة كمرشح، مثل: الزركونيوم،
والفضة، والإنديوم، والمولبيديوم، والحديد، والرصاص، والقصدير، والنحاس،
والألمونيوم. فعلى سبيل المثال:
- مرشح المولبيديوم
استخدم المولبيديوم كمادة هدف في أنبوب الأشعة السينية،
فإنه يمكن استخدام المرشحات التالية: الزركونيوم؛ لامتصاص أشعة الفرملة، والخط
المميز الناتج عن انتقال الإلكترون من المستوى M
إلى المستوى K.
- مرشح الحديد
يستخدم مرشح الحديد؛ لامتصاص كل الأشعة السينية
الناتجة. في حين يستخدم مرشح المولبيديوم؛ لامتصاص أشعة الفرملة تاركا الخطين المميزين
Ka
و K .
- مرشح الألمونيوم
مرشح الألمونيوم فيستخدم؛ لتقليل تأثير أشعة الفرملة،
وامتصاص القمم المتولدة في الجيل الثالث من طيف الأشعة السينية (الخطوط الناتجة عن
انتقال الإلكترونات من المدارات العليا إلى المستوى M).
- مرشح الفضة
يستخدم مرشح الفضة كاستخدام الألمونيوم، ولكن بدرجة تأثير
أكبر منه. وكذلك يستخدم مرشح النحاس مثل الألمونيوم، ولكن يترك الخطوط المميزة
للجيل الأول ( الناتجة عن انتقال الإلكترونات إلى المستوى K).
- مرشح ثورايوس Thoraeus filter
مرشح ثورايوس Thoraeus filter،
المستخدم في المجال الطبي، ويتكون من (0.4 مم قصدير+0.25 مم نحاس +10 مم
ألومنيوم). كما يوجد نوعين آخرين من مرشح ثورايوس حيث يتغير فقط شمك شريحة القصدير
في أحدهما إلى 0,8 مم بينما في المرشح الآخر يصبح 1.2 مم .
المصادر
1. F. M. Khan, The Physics of Radiation
Therapy, Chapter 3: Production of X-rays, 4th edition, Lippincott Williams
& Wilkins (2010).
2. J. T. Bushberg, J. A. Seibert, E. M.
Leidholdt and J. M. Boone, TheEssential Physics for Medical Imaging, Chapter 5:
X-ray, Lippincott Williams & Wilkins Division, (2002).
3. IAEA publications, Radiation Oncology
Physics, Chapter 5: Treatment Machines for External Beam Radiotherapy, VIENNA,
(2005) page 128. Or, The original source: H. E. Johns, J. R. Cunningham, The
Physics of Radiobiology, 4th Edition, Chapter 2: The production and Properties
of X-rays, Charles C Thomas Publisher (1983) page 53.
4. D. G. Schulzel and P. M. Bertsch,
Synchrotron X-ray Techniques in Soil, Plant and Environmental Research,
Advances in Agronomy, Vol. 55 (1995) page 5.
5. M. Hoheisel, Review of medical imaging
with emphasis on X-ray detectors, Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A, Vol. 563 (2006) pages 215–224.
6. L. Shekhtman, Novel position-sensitive
gaseous detectors for X-rayimaging, Nuclear Instruments and Methods in Physics
Research A, Vol. 522 (2004) pages 85–92.
7. J. P. Ponpon, Semiconductor detectors
for 2D X-ray imaging, Nuclear Instruments and Methods in Physics Research A,
Vol. 551 (2005) pages 15–26.
تعليقات
إرسال تعليق